objective-c - Swift转换C的uint64_t与使用自己的UInt64类型不同

Question

我正在将应用程序从（目标-）C移植到Swift，但必须使用用C编写的第三方框架。有一些不兼容项，如typedef，解释为int，但必须作为uint等传递到框架的函数。因此，为了避免在整个swift应用程序中持续执行强制转换操作，我决定将C头文件传输给swift，使所有类型都在一个地方，因为我需要它们。
我几乎能转移一切，克服了很多障碍，但这一个：
C头定义了一个结构，其中包含一个uint64变量等。此结构用于将数据作为指针传输到回调函数。回调函数接受一个void指针作为参数，我必须用unsafemutablepointer操作将其强制转换为结构的类型（或者头的另一个结构，如果合适的话）。只要我使用C头中的原始结构（导入时由swift自动转换），所有的转换和内存访问就可以正常工作。
然而，在swift中手动复制结构并不是“字节匹配”。
让我向您展示一个这种情况的简化示例：
在capiheader.h文件中有

typedef struct{
  uint32_t var01;
  uint64_t var02;
  uint8_t arr[2];
}MyStruct, *MyStructPtr;

根据我的理解，这里应该是斯威夫特等价物

struct MyStruct{
  var01: UInt32
  var02: UInt64
  arr: (UInt8, UInt8)
}

或者这个元组符号也应该起作用

typealias MyStruct = (
  var01: UInt32,
  var02: UInt64,
  arr: (UInt8, UInt8)
)

这是正常工作，但不是尽快有一个uint64类型。
好吧，那会发生什么？
将指针转换到我自己的swift mystrut实现中的一个，从uint64字段开始，孔数据被移动了2个字节。所以在这个例子中，两个arr字段都不在正确的位置，而是在uint64位中，这个数字应该是64。因此，uint64字段只有48位。
这与我的观察一致，如果我用这个选项替换uin64变量

struct MyStruct{
  var01: UInt32
  reserved: UInt16
  var02: UInt32
  arr: (UInt8, UInt8)
}

或者这个

struct MyStruct{
  var01: UInt32
  var02: (UInt32, UInt32)
  arr: (UInt8, UInt8)
}

（或等效的元组表示法）它正确对齐arr字段。
但是，正如您很容易猜测的那样，var02不包含直接可用的数据，因为它在多个地址范围内被拆分。第一个选项的情况更糟，因为它用16位（我上面提到的丢失/移位的2个字节）填补了保留字段和var02字段之间的空白，但这些是不容易访问的。
所以我还没有在swift中找到C结构的任何等价转换。
这里到底发生了什么？Swift实际上是如何从C头转换结构的？
你们有什么提示，解释，甚至是解决办法吗？
更新
C框架具有具有此签名的API函数：

int16_t setHandlers(MessageHandlerProc messageHandler);

MessageHandlerProc是过程类型：

typedef void (*messageHandlerProc)(unsigned int id, unsigned int messageType, void *messageArgument);

因此，sethandlers是框架内的一个C过程，用于获取回调函数的指针。此回调函数必须提供一个void指针的参数，该参数将强制转换为例如

typedef struct {
    uint16_t        revision;
    uint16_t        client;
    uint16_t        cmd;
    int16_t         parameter;
    int32_t         value;
    uint64_t        time;
    uint8_t         stats[8];
    uint16_t        compoundValueOld;
    int16_t         axis[6];
    uint16_t        address;
    uint32_t        compoundValueNew;
} DeviceState, *DeviceStatePtr;

Swift足够智能，可以使用约定（C）语法导入messagehandlerProc，因此过程类型直接可用。另一方面，不可能使用标准的func语法并将我的messagehandler回调函数重播到此类型。所以我使用闭包语法来定义回调函数：

let myMessageHandler : MessageHandlerProc = { (deviceID : UInt32, msgType : UInt32, var msgArgPtr : UnsafeMutablePointer<Void>) -> Void in

...

}

我把上面提到的结构转换成我原来的职位的不同结构。
不！将状态定义为swift数组不起作用。swift中的数组不等于c中的数组，因为swift的数组是扩展类型。使用指针写入并从中读取会导致异常

只有元组是在swift中本地实现的，您可以使用指针在它上面来回运行。
可以。。。这一切都很好，只要有数据，我的回调函数就会被调用。
所以在mymessagehandler中，我想使用msgargptr中存储的数据，它是一个空指针，因此必须强制转换到devicestate中。

let state = (UnsafeMutablePointer<MyDeviceState>(msgArgPtr)).memory

访问状态如下：

...
print(state.time)
print(state.stats.0)
...

每当我使用自动生成的快速挂件的设备，它都很好地工作。时间变量具有unix时间戳和以下状态（可通过元组语法访问！！！！）都属于他们。
然而，使用我手动实现的结构会导致一个完全没有意义的时间戳值，并且状态字段会向左移动（朝向时间字段-这可能是时间戳值无效的原因，因为它包含来自状态“数组”的位）。所以在统计的最后两个字段中，我从compoundValueOld和第一个轴字段中获取值——当然，所有的值都溢出了。
只要我愿意牺牲时间值并通过两个uint32类型的元组或将其更改为uint32类型并在时间之前添加uint16类型的辅助变量来更改uint64变量，我就会收到具有正确对齐方式的统计“数组”。
祝你今天愉快！-）
马丁

Answer 1

这是在阅读了你最新的问题并进行了更多的实验之后，我对我之前的答案的更新。我认为问题在于导入的C结构和您在swift中手动实现的结构之间的对齐不一致。该问题可以通过使用c helper函数从void指针中获取c结构的实例来解决，正如昨天建议的那样，该实例随后可以转换为手动实现的swift结构。
在创建了一个看起来像

typedef struct
{
    uint16_t        revision;
    uint16_t        client;
    uint16_t        cmd;
    int16_t         parameter;
    int32_t         value;
    uint64_t        time;
    uint8_t         stats[8];
    uint16_t        compoundValueOld;
} APIStruct;

相应的手工制作的Swift本地结构为：

struct MyStruct
{
    init( _apis : APIStruct)
    {
        revision = _apis.revision
        client = _apis.client  
        cmd = _apis.cmd        
        parameter = _apis.parameter
        value = _apis.value
        time = _apis.time
        stats = _apis.stats
        compoundValueOld = _apis.compoundValueOld
    }

    var     revision : UInt16
    var     client : UInt16          
    var     cmd : UInt16             
    var     parameter : Int16
    var     value : Int32
    var     time : UInt64
    var     stats : (UInt8, UInt8, UInt8, UInt8, UInt8, UInt8, UInt8, UInt8);
    var     compoundValueOld : UInt16
}

您正在使用的C框架可能已使用不同的结构打包进行编译，从而导致不匹配的对齐。我用过

#pragma pack(2) 

在我的C代码中，打破swift的本机和导入的C结构之间的位匹配。
如果我做类似的事

func swiftCallBackVoid( p: UnsafeMutablePointer<Void> )
{
     ...
    let _locMS:MyStruct = (UnsafeMutablePointer<MyStruct>(p)).memory
     ...
}

lou locms中的数据与C代码中放置的数据不同。只有在C代码中使用pragma更改结构打包时才会出现此问题；如果使用默认对齐，则上述不安全的转换可以正常工作。这个问题可以解决如下：

let _locMS:MyStruct = MyStruct(_apis: (UnsafeMutablePointer<APIStruct>(p)).memory)

顺便说一句，Swift导入C结构的方式是，数组成员成为元组；这可以从必须使用元组符号才能在Swift中访问它们的事实中看出。
我有一个Xcode项目示例，演示了我在Github上放置的所有这些内容：

https://github.com/omniprog/xcode-samples

显然，使用helper c函数从一个空指针中获取apinstruct，然后将apinstruct转换为mystruct的方法可能是或不是一个选项，这取决于结构的使用方式、大小以及应用程序的性能要求。如您所知，这种方法涉及到结构的一些复制。我认为，其他方法包括在Swift代码和第三方C框架之间编写一个C层，研究C结构的内存布局并以创造性的方式访问它（可能很容易中断），在Swift代码中更广泛地使用导入的C结构等。
这里有一种方法可以在C和Swift代码之间共享数据，而不必进行不必要的复制，并且在C代码可见的Swift中进行更改。但是，使用以下方法，必须了解对象生存期和其他内存管理问题。可以创建一个类，如下所示：

// This typealias isn't really necessary, just a convenience
typealias APIStructPtr = UnsafeMutablePointer<APIStruct>

struct MyStructUnsafe
{
    init( _p : APIStructPtr )
    {
        pAPIStruct = _p
    }

    var time: UInt64 {
        get {
            return pAPIStruct.memory.time
        }
        set( newVal ) {
            pAPIStruct.memory.time = newVal
        }
    }
    var   pAPIStruct: APIStructPtr
}

然后我们可以使用如下结构：

func swiftCallBackVoid( p: UnsafeMutablePointer<Void> )
{
   ...
   var _myUnsafe : MyStructUnsafe = MyStructUnsafe(_p: APIStructPtr(p))
   ... 
   _myUnsafe.time = 9876543210  // this change is visible in C code!
   ...
}